[SPRi] 자동차 산업의 SW안전 이슈와 해결과제 - 자율 주행 자동차 사고 예방

 

 

 

 

■ 소프트웨어(Software) 안전이란

 

SW안전이란 전체 시스템의 안전 보장을 위하여 외부에 미치는 위험 요소를 분석하고 제거하여 SW의 오류로 인한 사고를 예방하는 것

 

 

□ SW 안전 요소에는 안전공학(예 : 자산, 사고, 위험, 약점)과 요구공학, 아키텍처(예 : 안전 체계 및 기술)가 포함되어 있으며, 각 요소의 상호 작용에 의한 안전 구현

 

- 안전을 구현하기 위해서는 안전 목적과 정책을 기반으로 위험을 제거할 수 있도록 안전 요구사항을 설정해야 함

 

- 안전 요구사항은 안전 체계 및 기술에 의해 달성되어야 하며, 안전 요구사항이 달성됨으로써 위험에서 HW, SW, 데이터의 위험을 제거하여 시스템이 안전하게 됨

 

 

□ SW 안전에 대한 중요성 인식이 SW 안전 확보에 가장 기본적인 단계

 

- 안전이 중요한 시스템(항공, 자동차, 철도 등)에 SW가 점점 더 많은 부분을 차지하게 된다는 사실을 인식

 

- SW 안전은 단일 시스템뿐만 아니라 CPS(사이버물리시스템, Cyber Physical System) 등 네트워크로 연결되는 시스템이 확장됨에 따라 사회 전체 시스템에 영향을 줌

 

 

□ SW 안전 구현을 위해서는 위험분석이 중요하고, SW 안전 체화가 필요

 

- 수용 가능한 시스템의 안전을 보장하기 위해 위해도 분석 및 위험 평가 수행하고, 인지된 위험은 기획 단계부터 운영 단계까지 추적하여 제거하고 관리되는 것이 필요

 

- 인지된 위험은 위험의 확률 및 영향의 심각성에 따라 분류하고, 분류된 등급에 따라 위험을 방지할 수 있는 방법을 결정해야 함

 

- 안전을 중요하게 생각하는 인식의 전환이 필요하며, 이를 위해서는 단순한 기술습득 차원을 넘어선 지속적 교육 차원의 접근 필요

 

- 안전 문제에 제대로 대응하기 위해서는 전체 시스템 구현 프로세스 이해와 동시에 시스템 관련 분야에 대한 기술(관련 도메인 기술, 관련 표준 등) 습득 필요

 

 

 

■ 자동차 산업의 SW안전 이슈 연구 배경

 

자동차산업에서 SW의 비중이 커지면서 기존과는 다른 형태의 사고 사례가 늘어나고 있으며, 사고를 예방하고 대응하는 방안도 기존과는 다른 연구가 필요함

 

 

- 1998년에서 2001년 사이에 SW에 의한 차량 고장은 23%가 증가한데 비해, SW를 제외한 원인으로 인한 고장은 3% 증가함

 

- 자동차 산업에서 SW는 커넥티트카, 자율주행기능 등에 사용되어 안전을 강화시키는 방법으로 사용되기도 하고, 사고의 원인으로 작동하기도 함

 

 

 

■ 자동차 산업과 SW

 

 

- 차선유지 지원시스템, 자동 긴급제동시스템, 샤시 통합제어시스템 등의 자율주행시스템을 가진 첨단 자동차로 발전되면서 부품의 전장화가 급격히 일어남

 

- 완성차 업체는 다양한 차량 모델에 ECU를 공통으로 적용하고, 부품 개발 업체는 원가를 낮추기 위해 부품을 여러 완성차 업체에 납품하기 때문에 표준 플랫폼 필요

 

- 최근 개발되는 고급 자동차의 경우 약 70여개 이상의 ECU를 사용하고, 1 억 라인의 SW 코드를 사용하여, ECU의 복잡도 및 오류 증가

 

- 커넥티드카는 운전자에게 엔터테인먼트와 편의성, 안전성을 제공함으로써 자동차 산업에서 점유율이 지속적으로 증가되고 있으며, SW의 활용을 증가시키는 분야임

 

- 커넥티드카의 복잡한 기능을 SW로 구현해야하기 때문에 SW 안전 구현이 점점 어려워짐

 

 

 

 

 

 

- 일반 DB(지도, 교통), Big Data(위치 정보, 스마트 기기 연동 데이터 등), 운전자 관련 정보를 통한 차량 제어가 가능한 분야로 SW의 활용 요구가 증가되고 안전이 중요한 분야임

 

 

 

■ 안전 확보를 위해서는 시스템 위험 분석 및 고장 분석을 통하여 그에 따른 시스템 제어를 위한 안전 기술 구현이 필요

 

 

□ 시스템에 맞는 위험 분석 기술을 사용하여 위험 분석 및 관리

 

- FTA(Fault Tree Analysis), FMEA(Failure Mode and Effect Analysis) 등의 수십 년 전에 개발된 고전적인 위험 분석 방법이 많이 쓰이고 있음

 

- 사고 발생의 원인이 선형적이지 않고 비선형적 요인이 서로 작용하여 사고가 발생하므로 STPA(System Theoretic Process Analysis) 등 상호 작용을 분석하는 방법 사용이 필요

 

 

□ 안전 구조의 구현은 시스템의 정확한 분석에 따른 구현이 필요하며, 이를 위해서는 안전 작동방법 기술과 함께 도메인 지식이 필수임

 

- 도요타 ETCS를 분석하면 CPU가 이중화 되어 있으나 입출력 데이터 처리의 이중화가 잘 못 구현되어, 운전자의 가속 패달 사용 여부를 제대로 인식하지 못함

 

 

□ 기존 자동차와 자율주행 자동차의 안전을 위해 재해 방지 기술(Fail Safe), Fail Operational) 의 정확한 구현이 요구됨

 

- 기존 자동차는 물론이고 특히 자율주행 자동차의 경우, 자동차 장애 발생에도 자동차의 사고로 진행되지 않고, 장애를 감지하고 처리할 수 있는 기능 구현이 필요

 

 

□ 자율주행차의 안전 이슈에 대한 정밀한 검토와 해결 방안 마련에 노력이 필요

 

 

□ SW 안전을 고려할 때 전체적인 사회 시스템 내에서 시스템 안전을 검토해야 함

 

 

 

 

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- 문서:

2016-016_이슈리포트_ 자동차 산업의 소프트웨어 안전 이슈와 해결 과제.pdf